Transcript 4. 터널발파
2010. 12. 8.
차
1.목서 론
1. 발파일반
1. 터널굴착용 폭약류
구 분
다이나마이트류
에 멀 젼 류
고성능
일반
벌크
6,000
5,700~5,900
5,500
정밀폭약
제품
개요
폭속
(m/sec)
특 징
제
품
명
6,100~6,700
•극경암~경암
•후가스 발생
•극경암~경암
•다이나마이트 대체
•경암~보통암
•안정성 및 경제성
•장전차량이용
•안정성 및 경제성
4,200~4,400
•조절발파 전용
•설계굴착선 적용
한
화
메가마이트
메가맥스
뉴마이트플러스
하이맥스
화이넥스
고
려
-
슈퍼에멀젼
뉴에뮬라이트
NE1000
카이넥스
1. 발파일반
2. 터널굴착용 뇌관류
구
분
전기뇌관
비전기뇌관
전자뇌관
제품개요
경 제 성
• 보통(100%)
• 전기식에 비해 고가(180%)
• 전기식에 비해 고가(2,000%)
전류,낙뢰
민감
안전
안전
결선확인
• 도통시험기, 저항측정기
• 육안에 의한 결선확인
• 결선 테스터기
한화
하이데토
하이넬
별도수입
고려
NPED코넬
NPED노넬
전자뇌관
제
품
명
1. 발파일반
3. 뇌관의 구조에 따른 분류
구
분
전기뇌관
비전기뇌관
전자뇌관
제품개요
순발뇌관 : 지연요소가 없이 점화옥의 발화나 접촉에 의해 즉시 폭발 (0ms)
지발뇌관 : 지연요소의 길이에 따라 시차가 발생하면서 폭발
MS뇌관 : 1/100초 단위로 분할하여 시차를 발생 (20ms 단위)
LP 뇌관 : 1/10초 단위로 분할하여 시차를 발생 (100ms 단위)
지발당장약량 : 순발이나 지발뇌관을 이용하여 장약할 경우, 같은 번호의 뇌관에 결합되는 장
약량의 합
1. 발파일반
4. 결합방법에 따른 사용단수
구
분
사용단수
(한화기준)
조합방법
전기뇌관
•
•
•
•
MS 시리즈 : 20 단차
LP 시리즈 : 25 단차
MS+LP 최대 조합 39단차
다단식발파기 사용시
300단차 이상
비전기뇌관
•
•
•
•
MS 시리즈 : 20 단차
LP 시리즈 : 25 단차
Bunch connecter : 5 단차
MS+LP+Bunch 조합시
300단차 이상
전자뇌관
• 프로그램 Unit를 사용하여
1ms 이상의 초시를 설정
가능
1. 발파일반
5. 전기뇌관 사용시의 문제점 및 대책
전기적인 위험성이 있는 정전기와 누설전류에 취약
낙뢰 발생시 오발 가능
대책 : 누설전류측정, 낙뢰발생 경보기, 비전기뇌관 등
누설전류측정기
낙뢰발생 경보장치
• 뇌관 발화 최소전류 : 0.3 ~ 0.4 A
• 누설전류검지기에 의한 일상 확인
• 뇌관 폭발 최소Energy : 3 ~ 4 mJ
• 낙뢰발생 경보장치 현장내 비치
비전기 뇌관
• 전기적 영향에 안전
1. 발파일반
6. 화약류 적용의 문제점 및 대책
화약류 규격의 상이 : 한화, 고려화약의 화약류 상이 (터널용 기준)
구
분
규
한
격
화
고
려
에멀젼계
(카트리지기준)
Ø25 x 250mm x 125g
Ø25 x 200mm x 100g
Ø32 x 295mm x 250g
Ø32 x 200mm x 160g
정밀폭약
Ø17 x 500mm x 100g
Ø17 x 500mm x 125g
• MS : 20 단차 (0,1,2---19)
• LP : 25 단차 (1,2,3---25)
• MS : 20 단차 (0,2,3---20)
• LP : 19 단차 (2,3,4---20)
뇌
관
발파설계상 동일규격으로 설계 불가 – 대부분 한화기준으로 설계
발파패턴도 Note에 감독관의 확인에 따라 동등 이상의 화약류를 쓸 수 있다고 수록됨
대책
• 설계도상의 화약류를 적용하는 것이 무난
• 변경시는 제조사의 화약류 규격을 고려하여 동등이상의 화약류를 적용
2. 발파환경 영향
1. 용어정리
허 용 치 : 발파시 발파지점에서 일정거리에 이격되어 있는 보안물건이나 인체의 영향에 대해
안전율을 부여한 것.
보안물건 : 총포도검화약류단속법상 화약류 폭발과 관련하여 1~4종까지 구분하여 지정해 놓
은 물건들을 말한다. 토목분야에서는 구조물이나 인체에 관련된 사항으로 한정됨.
진동속도 : cm/sec(kine), mm/sec , 구조물 피해 표시 기준
진동레벨 : dB(V) , 인체에 대한 가속도레벨에 수직감각을 주파수에 의한 감각보정회로를 통해
보정한 진동치
소음레벨 : dB(A) , 음압레벨을 주파수 1,000Hz기준으로 청감보정회로를 통해 보정한 소음치
음압레벨 : dB(L) , 음압의 크기 level을 표시한 것
2. 발파환경 영향
2. 발파진동 규제기준
구조물 관련
터널표준시방서
구 분
진동치
2009.
철근 콘크리트,철근
문화재등
조적식(벽돌,석재등) 지하기초와 콘크리트 철근콘크리트 골조
진동예민
벽체와 목재로된 천
슬래브를 갖는 조적
및 슬래브를 갖는 중
구조물
장을 가진 구조물
식건물
소형 건축물
0.3 cm/sec
1.0 cm/sec
2.0 cm/sec
3.0 cm/sec
골조 및 슬래브를 갖
는 고층아파트 이상
의 대형건물
5.0 cm/sec
서울시 지하철
구 분
문화재 등
진동치
0.2 cm/sec
결함 또는 균열이
균열이 있고 결함이
회벽이 없는 공업용
있는 건물
없는 건물
콘크리트 구조물
0.5 cm/sec
1.0 cm/sec
1.0~4.0 cm/sec
2. 발파환경 영향
2. 발파진동 규제기준
지중 매설물 관련
구
분
철재관로,
주철관로
콘크리트구조물
PVC
적용사항
허용진동치
(cm/sec)
상하수도
4.0
비
고
• 한국가스공사 적용규제기준
가스관
오우수관로,
지중구조물
통신 및 전력선
1.0
2.54
• 피해발생기준 200g의 안전성 적용
4.0
• 휨인성으로 인해 진동영향 약함
2. 발파환경 영향
2. 발파진동 규제기준
인체 및 가축 관련
생활진동 기준(소음진동규제법 [단위:Leq.dB(V)]
시간별
대상지역
주간(06:00∼22:00)
야간(22:00∼06:00)
65이하
60이하
70이하
65이하
주거지역, 녹지지역, 준도시지역 중 취락지구 및
운동・휴양지구, 자연환경보전지역, 기타 지역안에
소재한 학교‧병원‧공공도서관
기타지역
∙주. 발파진동의 경우 주간에만 규제기준치에 +10dB(V)을 보정한다.
2. 발파환경 영향
3. 발파소음 규제기준
대상지역
주거지역, 녹지지역, 관리지역 중 취
락지구 및 관광ㆍ휴양개발진흥지구,
자연환경보전지역, 그 밖의 지역 안
에 소재한 학교ㆍ병원ㆍ공공도서관
생활소음 기준(소음진동규제법 [단위:Leq.dB(A)]
시간별
조석
(05:00-08:00,
18:00-22:00)
주간
(08:00-18:00)
심야
(22:00-05:00)
공장ㆍ사업장
50이하
55이하
45이하
공사장
60이하
65이하
50이하
공장ㆍ사업장
60이하
65이하
55이하
공사장
65이하
70이하
50이하
소음원
그 밖의 지역
∙주. 발파소음의 경우 주간에만 규제기준치에 +10dB(A)을 보정한다.
2. 발파환경 영향
4. 발파진동 관련 논쟁
발파진동 단위 이원화 : 진동레벨 dB(V)와 진동속도 cm/sec(kine)
• 국토해양부(시공사), 경찰청 : cm/sec (구조물 기준)
• 환경부 : dB(V) (구조물, 인체나 가축)
• 중앙환경분쟁조정위원회 : cm/sec (구조물), dB(V) (인체나 가축)
진동레벨과 속도 변환식
• dB(V)=20logV+71 (V가 mm/sec일때) : 에지마식, 환경부권고식
논쟁
• 각 기관별 적용상이로 판정의 어려움
• 발파진동에서 에지마식의 상관성이 낮아 적용 곤란 (허용치 65dB(V)=0.05 cm/sec)
대책
• 인체나 가축에 대해서는 진동레벨(dB(V)) 적용 및 진동레벨측정기로 계측
• 구조물에 대해서는 진동속도(cm/sec) 적용 및 진동속도측정기로 계측
• 진동속도와 진동레벨에 대한 상관관계 현실화 연구를 위한 실험 지속
2. 발파환경 영향
5. 발파소음 관련 논쟁
발파소음치 산정식
• dB(A)=측정소음치(최대값)+10logN : 소음진동환경오염공정시험기준(2008,환경부)
논쟁
• 발파횟수 보정 추가(+10logN) - 환경부의 과도하고 엄격한 기준적용으로 도심지 토공
발파 곤란
• 측정치 적용시 발파소음만 최대치 적용 - 다른소음(생활, 철도, 항공 등)은 등가소음도
또는 측정치 상위10개의 산술평균으로 측정치 적용
• 발파소음만 완화보정값이 없음 - 철도(-32.6)나 항공기(-27)는 완화보정값이 있음
대책
• 측정치 상위 10개의 산술평균 방식으로 완화 요구
• 철도나 항공기의 경우처럼 완화보정값을 적용 요구
• 최근정보 : 65dB(A) 이상값만 N 횟수에 포함하기로 협의중
2. 발파환경 영향
6. 시공중 발파관련 민원
시공중 발파민원 처리 : 중앙환경분쟁조정 위원회 (3가지 근거)
진동으로 인한 건축물 피해평가에 관한 연구(2002.4)
• 건축물의 진동피해 및 인과관계 규정
• 진동기여도 산정방식으로 진동허용치 산정 및 배상액 산정
진동기여도=
(cm/sec)
작용진동수준
(15-건축물상태평가)+작용진동수준
공사장 환경분쟁사건 소음.진동도 산출방법 개선연구 (2007.11)
• 진동속도와 진동레벨의 환산관계식 제안 : VL(dB(V))=13.54logV+72.33
환경분쟁 피해배상액 산정기준 조정보완시행 (2008.1)
• 인체 및 가축의 정신적 피해기준 규정
- 인체 : 발파소음 ; 75dB(A), 발파진동 ; 75dB(V),
- 가축 : 발파소음 ; 60dB(A), 발파진동 ; 57dB(V)≒0.02kine
2. 발파환경 영향
6. 시공중 발파관련 민원
중앙환경분쟁조정 위원회 분쟁조정 사례 (최근)
용인전철공사장 소음진동으로 인한 건물 피해 (2010.8)
• 진동피해 개연성 판단기준 1.5cm/sec이내로 기각 (진동기여도산정방식 적용)
종로구건물공사장 소음진동먼지로 인한 정신적 피해 (2009.7)
• 진동피해 인정수준 0.56cm/sec이상으로 배상 (진동기여도산정방식 적용)
• 소음허용기준 75dB(A)이상으로 배상
용인도로공사장 건물 및 정신적 피해 (2009.6)
• 정신적피해 : 소음 인정기준 80dB(A)이내, 진동인정기준 75dB(V)이내로 기각
• 건물피해 : 진동 인과관계 인정수준 0.21cm/sec초과 배상 (진동기여도산정방식 적용)
순천도로공사장 소음진동먼지 피해 (2009.6)
• 정신적피해 : 소음 인정기준 80dB(A)이상, 진동인정기준 75dB(V)이내로 배상
• 건물피해 : 진동 건물피해 인정기준 0.3cm/sec이내로 기각 (진동기여도산정방식 적용)
3. 발파 설계 과정
1. 현장 시험발파
현지 시험발파를 통한 진동 특성치 산정
진동계측
시추공
시험발파
터널실규모
시험발파
• 시험발파를 통한 진동계측
누두공
시험발파
데이터 확보
• 현지지반 발파특성치
K, n 값 산정
3. 발파 설계 과정
2. 결과분석
회귀분석을 통한 발파진동추정식 산정
자승근 환산거리에 의한 결과
구
분
신뢰도
삼승근 환산거리에 의한 결과
발파진동 추정식
자승근 환산거리
95%
V=K
(
삼승근 환산거리
95%
V=K
(
D
W1/2
D
W1/3
)
n
)
n
K
n
131.01
1.53
250.33
1.71
3. 발파 설계 과정
3. 발파진동 영향권 분석
보안물건에 대한 영향여부 분석
이격거리별 지발당장약량 산정
적용 발파패턴의 지발당장약량에 대한 허용치별 안전거리 검토
평
면
단
면
3. 발파 설계 과정
4. 구간별 발파패턴 선정
진동제어 공법 적용
보안물건별 허용진동치 초과 구간에 대해 진동제어 공법 검토 적용
전구간 발파패턴 결정 및 도면작성
대구경심발공법(PLHBM) 적용
라인드릴링 공법 적용
심발공 4 Cylinder-cut 적용
3. 발파 설계 과정
5. 시공중 - 발파설계 적정성 검토 분석
시공시 현장내 시험발파
∙ 시험발파를 통한 진동계측 데이터 확보
토 공
시험발파
∙ 현지지반 발파특성치 K, n 값 산정
∙ 발파진동 추정식 산정 비교
터 널
시험발파
설계 적정성 확인
민원대비
4. 터널발파
1. 터널 각 부분 명칭
4. 터널발파
2. 동심원 기폭 system
1차로 심발부를 기폭하고 점차 외곽으로 확대하면서 발파
심발부 : 1자유면 발파, 기 타 : 2자유면 발파
4. 터널발파
3. 심발공법의 종류
대표 심발공법
구
분
경사공 심발공법
평행공 심발공법
V-cut
Cylinder-cut
공 법
개요도
공
특
법
징
•막장면의 자유면 형성 위해 먼저 V-hole
을 집중장약 발파하여 자유면을 형성
•무장약공을 자유면으로 이용하는 공법으로
인접 수평장약공을 발파하여 자유면을 형성
4. 터널발파
3. 심발공법의 종류
변형 및 복합 심발공법 (특허공법)
구
분
경사공
평행공
복
합
HTB-cut
대구경심발
(PLHBM)
Supex-cut
COPA-cut
SAV-cut
•Baby V-Hole을 먼
저 발파하고 다음열
V의 중간을 발파면
적확대
•진동저감을 목적으
로 2자유면 효과를
위 해
대 구 경
(Ø362mm) 의 무 장
약공을 선행 천공하
여 자유면 형성
•막 장 면 의 자 유 면
형성 위해 V-cut을
먼저 발파하고 잔류
부분을 수평공으로
추가 발파하여 자유
면 형성
•중앙수평공을 먼저
기폭 인장파괴후 경
사공 발파하여 압축
및 전단파괴
•중앙 수평공의 장
약부를 먼저 기폭하
여 암반을 약화시킨
후 양쪽의 경사 장
약공을 기폭하여 자
유면 형성
굴진효율 증대
진동제어
굴진효율 증대
-
굴진효율 증대
공 법
개요도
공 법
특 징
목
적
4. 터널발파
4. 심발부의 진동속도 영향
1자유면 발파형태인 심발부에서 최대로 발생
이후, 2자유면이 형성되면서 확대공, 측벽부, 천단부, 바닥공 순으로 폭발이 일어나지만
진동은 급격히 줄어듬
터널 발파관리
• 심발공법을 이해하고, 천공간격, 장약량 등을 관리
4. 터널발파
5. 조절발파 공법
터널이나 사면에서 벽면의 암반 손상을 최소화 하는 발파공법
암반내로의 균열발생을 최소화 하여 미려한 벽면을 형성하는 것이 목적
터널 : Smooth Blasting, Line Drilling, S.B+L.D
사면 : Pre-splitting, Cusion Blasting
구
분
공
법
Smooth Blasting
Line Drilling
S.B+L.D
개요도
∙공간격 :
600-650mm
공
법
특
징 ∙장약 :
Ø17mm정밀폭약
∙공간격 :
200-300mm
∙장약 :
무장약
∙격간설치
4. 터널발파
6. 여굴관리
여굴발생 원인
구
분
굴진장
천공기능
발생원인
• 굴진장이 증가하면 장비의 천공각도에 의해
여굴이 증대 (Look-out)
• Jumbo Drill 조종원과 막장과의 이격거리 존재
• 천공 위치에 따른 과도한 상향천공 발생
• 외곽공 공간거리 선형편차 발생
외 곽 공 • 외곽공 천공각도 관리 부적정
• 외곽공 및 전열공 과장약
불연속면 • 암반자체의 절리 특성에 의한 암편 탈락
기
타 • 숙련도 부족
천공장비 조작하는
천공기사 숙련도
관건
4. 터널발파
6. 여굴관리
여굴 대책
Look-out 발생의 이해
천공기사의 지속적인 교육관리를 통해 외곽공 Look-out 발생 최소화
외곽공 천공간격의 균질화
천공편향(Look out) 개요도
여굴량
20cm
25cm
1.0m
7゚
8゚
2.0m
6゚
7゚
3.0m
4゚
5゚
4.0m
3゚
4゚
5.0m
2゚
3゚
천공장
4. 터널발파
7. 수직구 발파
지하철 건설시 가장 많이 작업구로 이용
소음 및 진동에 따른 민원 발생 최대 개소로 소음 및 진동을 최소화 할 수 있는 공법 필요
심발 발파패턴
구
분
공
법
대구경 천공
V-cut
Fan-cut
개요도
공
법 ∙T-4장비이용 대구경
특
징 선천공 자유면 확보
∙경사공 천공 심빼기로
자유면 확보
∙대칭공 자유면 이용
심빼기 자유면 확보
도심지 발파진동 최소화를 위해 T-4장비를 이용하는 대구경 천공 선호
4. 터널발파
7. 수직구 발파
진동제어 심발 대구경 천공시 주의사항
천공은 작업상황에 따라 가시설 설치를 위한
천공작업(T-4)시 동시에 선시공
천공완료후 공내는 스티로폼 과 같은 경량의
재료로 채워놓음.
– 발파시 버력 공채움 방지
암반층이 깊은 경우는 토사부분의 토공작업후
암반층 노출시 천공도 가능
4. 터널발파
7. 수직구 발파
소음 및 비산방지를 위한 조치
뇌관은 전기뇌관 이용
- Bunch connecter 사용시
공중발파 소음 발생
상단부 덮개시공
부직포 늘어뜨림- 특허
작업구 최소화 및 덮개설치
발파면 매트설치
4. 터널발파
8. 계측관리
토공발파중 인접건물 민원발생시
터널발파중 기존구조물 근접통과시
계측기 설치
• 자동화 진동계측에 의한 실시간
데이터 확보 및 대책수립
• 민원대비 가능
자동화 계측
4. 터널발파
9. 발파 대체 공법
무진동 공법
GNR 공법
H.R.S 공법
Super wedge 공법
팽창성파쇄제 공법
할암
(2차파쇄)
할암
(2차파쇄)
할암
(2차파쇄)
팽창
(2차파쇄)
4. 터널발파
9. 발파 대체 공법
미진동 공법
미진동파쇄기
발파팽창
(2차파쇄)
플라즈마 파암공법
전력충격
금속화합물 팽창
파암
(비발파)
파암
(비발파)
감사합니다.
경기도 안양시 동안구 관양동 창덕에버빌
410호
T : 031-425-7368
M : 017-221-7368
과학기술부
등록 제 10 - 20 - 060호
대표
지질및지반기술사
화약류관리기술사
김
신